DE2316309A1

DE2316309A1 - DEVICE FOR TRANSFERRING A PRESSURIZED LIQUID OR GASEOUS MEDIUM FROM A FIXED TO A ROTATING PART OR REVERSE

Info

Publication number: DE2316309A1
Application number: DE19732316309
Authority: DE
Inventors: Reinhold Leidenfrost
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-03-31
Filing date: 1973-03-31
Publication date: 1974-10-17
Also published as: FR2223591A1; FR2223591B1; IT1010821B

Description

Reinhold Leidenfrost, 8431 Heng, Hans-Ritter-Straße 15Reinhold Leidenfrost, 8431 Heng, Hans-Ritter-Strasse 15

Einrichtung zur Übertragung eines unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Mediums von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil oder umgekehrtDevice for transferring a pressurized liquid or gaseous medium from a stationary one on a rotating part or vice versa

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Übertragung eines unter Druck stehenden flüssigen oder gasförmigen Mediums von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil oder umgekehrt, Die Einrichtung besteht aus zwei sich konzentrisch umgebenden Teilen, die radiale Bohrungen für die Zu- bzw. Ableitung des zu übertragenden Mediums aufweisen.The invention relates to a device for transmission a pressurized liquid or gaseous medium from a stationary to a rotating part or vice versa, The device consists of two concentrically surrounding parts, the radial bores for the supply and discharge of the have to be transmitted medium.

Derartige Einrichtungen sind in unterschiedlichen Ausführungen bereits bekannt. Diese lassen sich unterteilen in solche, bei denen die Abdichtung zwischen den beiden sich konzentrisch umgebenden Teilen einerseits durch gleitende Dichtungen und andrerseits durch berührungslose Dichtungen erfolgt.Such devices are already known in various designs. These can be divided into those at which the seal between the two concentrically surrounding parts on the one hand by sliding seals and on the other hand by means of non-contact seals.

Die bekannten Einrichtungen, bei denen gleitende Abdichtungen vorgesehen sind, sind bauartbedingt nur für relativ geringe Drücke und Drehzahlen verwendbar. Bedingt durch die gleitende Reibung aind sie nicht frei von Verschleiß und es tritt an den Gleitstellen eine unerwünschte Erwärmung auf.The known devices, in which sliding seals are provided, are due to the design only for relatively small Pressures and speeds can be used. Due to the sliding friction, they are not free from wear and tear and it occurs to the Sliding points on undesirable heating.

Die bekannten Einrichtungen, bei denen berührungslose Dichtungen, insbesondere Spaltdichtungen vorgesehen sind, lassen sich wiederum in zwei Kategorien unterteilen. Im einen Falle erfolgt die Abdichtung durch einen zylindrischen Hingspalt, der zwischen den beiden sich konzentrisch umgebenden Teilen vorgesehen wird. Dabei wirken sich Durchmesserveränderungen an diesen beiden !eilen infolge Erwärmung nachteilig auf dieThe known devices, in which contactless seals, in particular gap seals are provided, leave can be divided into two categories. In one case, the seal is made by a cylindrical ring gap, which is provided between the two concentrically surrounding parts. Changes in diameter have an effect here on these two parts, as a result of warming, they have a detrimental effect on the

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Spaltbreite aus, ebenso wie unvermeidbare Lagerungsungenauigkeiten zwischen diesen beiden Teilen, die es unmöglich, machen, eine wünschenswerte gleichbleibende Spaltbreite über den gesamten Umfang aufrechtzuerhalten.Gap width, as well as unavoidable positioning inaccuracies between these two parts that make it impossible to maintain a desirable constant gap width over the entire circumference.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wurde eine zweite Kategorie dieser Einrichtungen mit berührungslosen Dichtungen geschaffen, bei denen beiderseits der sich konzentrisch umgebenden Teile radial gerichtete Dichtspalte vorgesehen wurden, wobei für die exakte .Konstanthaltung der Dichtspalte Axialwälzlager eingesetzt wurden. Diese Einrichtungen haben gegenüber den anderen, früher bekannten, den wesentlichen Vorteil, daß bei Vermeidung mechanischer Berührung jeglicher Verschleiß und Erwärmung vermieden ist und durch die besondere konstruktive Gestaltung auch sichergestellt ist, daß die Diehtspaltbreiten unter allen Betriebsbedingungen konstant bleiben. Ein gewisser Nachteil dieser Einrichtungen ist jedoch darin zu erblicken, daß sie in ihrem konstruktiven Aufbau etwas aufwendig sind und im übrigen wegen der Verwendung von Axialwälzlagern nur innerhalb gewisser ₉ durch diese Lagerart bedingter Drehzahlgrenzen angewendet werden können.In order to avoid these disadvantages, a second category of these devices with contactless seals was created in which radially directed sealing gaps were provided on both sides of the concentrically surrounding parts, with axial roller bearings being used to keep the sealing gaps constant. These devices have the significant advantage over the other, previously known, that any wear and heating is avoided by avoiding mechanical contact and the special structural design also ensures that the die gap widths remain constant under all operating conditions. One disadvantage of these devices, however, is to be seen in the fact that they are somewhat complicated in their structural design and can be applied in the rest because of the use of axial rolling bearings within certain _9-induced by this type of bearing speed limits.

Hinzu kommt, daß sie neben den für die Konstanthaltung der Dichtg»palte eingesetzten Axialwälzlager, noch weiterer Radialwälzlager bedürfen, denn die sieh konsentrisch umgebenden Teile müssen in irgend einer Weise radial zueinander geführt werden.In addition, in addition to the axial roller bearings used to keep the sealing gap constant, there are also other radial roller bearings need, because the see consentrically surrounding parts must be guided in some way radially to each other.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde-, diese Nachteile zu vermeiden und eine solche Einrichtung mit berührungslosen Dichtungen zu schaffen, deren Dichtspaltbreiten unter allen Betriebsbedingungen konstant bleiben^ wobei für die Konstanthaltung der Dichtspaltbreiten einerseits und für die radiale Führung der beiden sich konzentrisch umgebenden Teile andrerseits nur eine einzige Lagerart erforderlich Ist οThe object of the invention is to address these disadvantages avoid and create such a device with non-contact seals, their sealing gap widths under all Operating conditions remain constant ^ whereby for keeping constant the sealing gap widths on the one hand and for the radial guidance of the two concentrically surrounding parts on the other only one type of bearing required Is ο

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daßAccording to the invention, this object is achieved in that

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die sich konzentrisch umgebenden Teile mittels zweier im Abstand voneinander angeordneter Wälzlager ineinander gelagert ' sind, die aus je einem äußeren und einem inneren Laufring, sowie aus zwischen diesen abrollenden tfälzkörpern bestehen, und die geeignet sind, Axialkräfte aufzunehmen, wobei das eine der beiden sich konzentrisch umgebenden Teile als kreisringförmige Scheibe ausgebildet ist, die eine so große radiale Erstreckung aufweist, daß sie stirnseitig die beiderseits von ihr angeordneten, mit dem gegenüberliegenden Teil zusammenwirkenden Laufringe teilweise überragt und dabei mit diesen Laufringen sich radial erstreckende Dichtspalte bildet.the concentrically surrounding parts are supported in one another by means of two roller bearings arranged at a distance from one another ' which consist of an outer and an inner race, as well as of tfälzkkörpers rolling between these, and which are suitable for absorbing axial forces, one of the two concentrically surrounding parts being a circular ring Disc is formed which has such a large radial extension that it is the end face on both sides of her arranged, cooperating with the opposite part Races partially protruding and thereby forming radially extending sealing gaps with these races.

Als wesentlicher Unterschied zu den bekannten Einrichtungen ist also zu sehen, daß hier Wälzlager verwendet werden, die aus je einem äußeren und einem inneren Laufring, sowie aus zwischen diesen abrollenden V/älzkÖrpern bestehen, wobei diese Wälzlager von ihrer Konstruktion her geeignet sein müssen, neben Radialkräften auch Axialkräfte aufzunehmen.Das ist gegeben z.B. bei einfachen Rillenkugellagern oder auch bei Schrägschulterkugellagern. Das gleiche gilt aber auch in bekannter Weise für Kegelrollenlager. Diese Wälzlager können gemäß der Erfindung sowohl die radiale Führung der beiden sich konzentrisch umgebenden Teile übernehmen, als auch - wegen der Möglichkeit, Axialkräfte aufzunehmen - die genaue Konstanthaltung der Dichtspalte übernehmen. Diese Dichtspalte ihrerseits werden gemäß der Erfindung unter Vermeidung zusätzlicher Bauteile unmittelbar einerseits durch den einen der beiden sich konzentrisch umgebenden Teile, der als kreisringförmige Scheibe ausgebildet ist, und andrerseits durch die diesem gegenüberliegenden Laufringe der angrenzenden Wälzlager gebildet, So ergibt sich ein konstruktiver Aufbau, der mit der geringstmöglichen Anzahl von Teilen ein Optimum an Wirkung erzielt.The main difference to the known devices can be seen in the fact that roller bearings are used here, which consist of an outer and an inner race, as well as rolling bodies rolling between these, whereby these The design of rolling bearings must be suitable for absorbing axial forces as well as radial forces e.g. with simple deep groove ball bearings or also with tapered shoulder ball bearings. But the same is also true in well-known Way for tapered roller bearings. According to the invention, these rolling bearings can provide both radial guidance for the two concentrically surrounding parts take over, as well as - due to the possibility of absorbing axial forces - the exact maintenance take over the sealing gap. These sealing gaps in turn are, according to the invention, avoiding additional Components directly on the one hand by the one of the two concentrically surrounding parts, the circular ring-shaped Disc is formed, and on the other hand, formed by the opposing races of the adjacent rolling bearings, This results in a constructive structure that achieves an optimum effect with the smallest possible number of parts.

Eine Verbesserung der erfindungsgemäßen Einrichtung kann dadurch erreicht werden, daß jedes der beiden sich konzentrisch umgebenden !eile als kreisringförmige Scheibe ausgebildet ist,An improvement of the device according to the invention can be achieved in that each of the two is concentric the surrounding part is designed as a circular disc,

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wobei die Laufringe der Wälzlager unmittelbar stirnseitig gegen die Scheiben anliegen. Durch diese Maßnahme, nach der die Innenringe beider Wälzlager einerseits und deren Außenringe andrerseits jeweils für sich gegen eine der kreisringförmigen Scheiben anliegen, wird erreicht, daß die Position, die die Laufringe innerhalb der Einrichtung einnehmen sollen, exakt vorausbestimmbar ist.the races of the rolling bearings directly on the front side rest against the panes. By this measure, after which the inner rings of both rolling bearings on the one hand and their outer rings on the other hand rest against one of the circular disks, it is achieved that the position which the races should occupy within the facility, can be precisely determined in advance.

Diese Maßnahme ermöglicht es schließlich auch in einfachster Weise, die beiden Wälzlager zur Ausschaltung jeglichen Axialspieles gegenseitig zu verspannen. Ss ist bekannt, daß die genannten Wälzlager, z.B. Rillenkugellager durch ihre Konstruktion bedingt bei axialer Belastung keine besonders große Steifigkeit besitzen. Diese Steifigkeit läßt sich jedoch ganz wesentlich dadurch steigern, daß man zwei derartige Lager gegenseitig verspannt, indem man die Außen- und Innenringe zweier solcher Lager in unterschiedlichen axialen Richtungen vorspannt. Durch diese Maßnahme kann im vorliegenden Falle erreicht werden, daß die beiderseits der sich konzentrisch umgebenden Teile vorhandenen radial gerichteten Dichtspalte stets gleiche Größe behalten.This measure finally makes it possible in the simplest way Way, the two bearings to eliminate any axial play to brace each other. It is known that the rolling bearings mentioned, e.g. deep groove ball bearings, are due to their construction do not have particularly great rigidity due to axial load. However, this rigidity can be quite increase significantly by mutually bracing two such bearings by removing the outer and inner rings two such bearings preloaded in different axial directions. This measure can in the present case achieved that the radially directed sealing gaps present on both sides of the concentrically surrounding parts always keep the same size.

In den Figuren 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele der Erfindung in je einem Halb-Längsschnitt dargestellt.In Figures 1 and 2 are exemplary embodiments of the invention each shown in a half longitudinal section.

Bei der Ausführung nach Fig. 1 werden die beiden sich konzentrisch umgebenden Teile, die Kernstück der erfindungsgemäßen Einrichtung sind, gebildet einerseits durch ein äußeres Gehäuse 1 und andrerseits durcii eine kreisringförmige Scheibe 2, die auf einer Welle 3 sitzt. Das Gehäuse 1 weist radiale Bohrungen 4 auf, durch die z.B. ein zu übertragendes Medium der Einrichtung zugeführt werden kann. Die kreißringförmige Scheibe 2 ist ihrerseits ebenfalls mit radialen Bohrungen 5 versehen, durch die das Medium in Kanäle 6 in der Welle 3 überführt werden kann.In the embodiment according to FIG. 1, the two are concentric surrounding parts, which are the core of the device according to the invention, formed on the one hand by an outer Housing 1 and, on the other hand, an annular disc 2 which is seated on a shaft 3. The housing 1 has radial Holes 4 through which, for example, a medium to be transferred can be fed to the device. The circular ring-shaped For its part, disk 2 is also provided with radial bores 5 through which the medium enters channels 6 in shaft 3 can be transferred.

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Die Welle 3 ist gegenüber dem Gehäuse 1 durch zv/ei Rillenkugellager gelagert, die jeweils aus einem Außenring 7, einem Innenring 8 und dazwischen abrollenden Kugeln 9 bestehen. Die Innenringe 8 liegen dicht gegen die Stirnseiten der Scheibe an und sind in dieser Position dadurch gehalten, daß sie mittels einer Mutter 10 gegen einen Bund der w'elle 3 angezogen werden.The shaft 3 is opposite the housing 1 by two deep groove ball bearings stored, each consisting of an outer ring 7, an inner ring 8 and balls 9 rolling between them. the Inner rings 8 lie tightly against the end faces of the disc and are held in this position by the fact that they tightened against a collar of the shaft 3 by means of a nut 10 will.

Die Außenringe 7 andrerseits stützen sich ab gegen Plansche 11 und 12 des Gehäuses 1, wobei der Flansch 12 als loser Plansch ausgebildet ist, der durch Schrauben 13 mit dem Gehäuse 1 verbunden ist.The outer rings 7 on the other hand are supported against planes 11 and 12 of the housing 1, the flange 12 being looser Is formed plansch, which is connected to the housing 1 by screws 13.

Ein wesentliches Kennzeichen der dargestellten Einrichtung besteht darin, daß sich die kreisringförmige Scheibe 2, gegen die beiderseits die Innenringe 8 der Kugellager anliegen, radial so weit nach außen erstreckt, daß sie in diesem äußeren, auf eine geringere Breite abgesetzten Bereich die Außenringe 7 der Kugellager teilweise überragt und dabei mit diesen Dichtspalte 14 bildet.An essential feature of the device shown is that the annular disc 2, against which rest on both sides of the inner rings 8 of the ball bearings, extends radially so far outward that they are in this outer, the outer rings 7 of the ball bearings partially protrudes beyond the area set off to a smaller width and thereby with these sealing gaps 14 forms.

Bei der in Fig. 2 dargestellten Variante der erfindungsgemäßen Einrichtung sind das Gehäuse 1 und die Welle 3 völlig identisch ausgebildet wie bei der Ausführung nach Fig. 1. Im Gegensatz zu der Anordnung nach Fig. 1 sind jedoch hier die beiden sich konzentrisch umgebenden Teile als kreisringförmige Scheiben ausgebildet. Die äußere Scheibe 15 sitzt dabei in dem Gehäuse 1 und weist radiale Bohrungen 16 auf. Die innere Scheibe 17 sitzt auf der .'felle 3 und besitzt radiale Bohrungen 18, die in die Kanäle 6 der Welle 3 münden.In the variant of the device according to the invention shown in FIG. 2, the housing 1 and the shaft 3 are completely identical designed as in the embodiment according to FIG. 1. In contrast to the arrangement according to FIG. 1, however, here the two are mutually exclusive concentrically surrounding parts designed as circular discs. The outer disk 15 is seated in the housing 1 and has radial bores 16. The inner disk 17 sits on the .'felle 3 and has radial bores 18 which open into the channels 6 of the shaft 3.

Die beiderseits dieser Scheiben angeordneten Wälzlager sind in diesem Falle als Schrägschulterkugellager ausgebildet mit äußeren Laufringen 19, inneren Laufringen 20 und dazwischen* abrollenden Kugeln 21.The roller bearings arranged on both sides of these disks are in this case designed as tapered shoulder ball bearings with outer races 19, inner races 20 and in between * rolling balls 21.

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Im Gegensatz zu dem Beispiel nach Fig. 1, bei dem lediglich die inneren laufringe 8 gegen die kreisringförmige Scheibe 2 anlagen, während die äußeren Laufringe 7 nicht gegeneinander abgestützt waren, liegen bei dem Beispiel nach Pig. 2 die inneren Laufringe 20 stirnseitig gegen die innere kreisringförmige Scheibe 17 und die äußeren Laufringe 19 gegen die' äußere kreisringförmige Scheibe 15 an» In dieser Position werden die äußeren Laufringe durch den losen¹ Plansch 12 des Gehäuses 1 gehalten, der durch die Schrauben 13 angespannt wird und die Verspannung der Innenringe 20 gegen die Scheibe 17 erfolgt durch die Mutter 10. Durch geeignete Auswahl der Breite der Scheibe 20 hat man es bei dieser Ausführung eindeutig in der Hand, die beiden Kugellager gegeneinander in gewünschter Weise zu verspannen, um deren Steifigkeit in axialer Richtung zu erhöhen.In contrast to the example according to FIG. 1, in which only the inner races 8 rested against the annular disc 2, while the outer races 7 were not supported against one another, in the example according to Pig. 2, the inner races 20 frontally against the inner annular disk 17 and the outer races 19 against the 'outer annular disk 15 to "In this position, the outer races supported by the loose ¹ Plansch 12 of the housing 1, the strained by the coil 13 is and the bracing of the inner rings 20 against the disk 17 is carried out by the nut 10. With a suitable selection of the width of the disk 20, it is clearly in hand in this embodiment to brace the two ball bearings against each other in the desired manner in order to increase their rigidity increase in the axial direction.

Bei der in Pig. 2 dargestellten Ausführung überragt die äußere kreisringförmige Scheibe 15 die Innenringe 20 der Kugellager teilweise, wodurch die Dichtspalte 22 gebildet werden.In Pig. The embodiment shown in FIG. 2 towers above the outer one circular disk 15 the inner rings 20 of the ball bearings partially, whereby the sealing gaps 22 are formed.

Ihrem Wesen gemäß kann die Erfindung nicht nur dort angewandt werden, wo ein unter Druck stehendes Medium von einem feststehenden auf ein rotierendes Teil übertragen werden soll. Die Erfindung setzt also eine gegenseitige Drehbewegung nicht voraus. Sie funktioniert vielmehr ebenso, wenn beide Teile feststehen, oder auch wenn beide Teile derart mit unterschiedlicher Drehzahl rotieren, daß zwischen ihnen eine Relativdrehung stattfindet.By its nature, the invention cannot only be applied there be where a pressurized medium differs from a stationary one should be transferred to a rotating part. The invention therefore does not set a reciprocal rotary movement in advance. Rather, it works in the same way when both parts are stationary, or even when both parts rotate at different speeds so that a relative rotation between them takes place.

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Claims

Expectations

ty device for transferring a pressurized liquid or gaseous medium from a stationary to a rotating part or vice versa, consisting of two concentrically surrounding parts that have radial bores for the supply and discharge of the medium to be transferred, characterized in that the concentrically surrounding parts by means of two spaced apart Rolling bearings are nested, each from one outer and an inner race, as well as from rolling elements rolling between these and which are suitable for axial forces take up, whereby one of the two concentrically surrounding parts is designed as a circular disc, which has such a large radial extent that it is arranged on both sides of the end face with the opposite Partly co-operating races partially protruding and thereby extending radially with these races Forms sealing gap.

2. Device according to claim 1, characterized in that each of the two concentrically surrounding parts as a circular ring Disc is formed, with the races of the rolling bearings directly on the front face against the discs.

3 · Device according to claim 1 or 2, characterized in that the two roller bearings to eliminate any axial play are mutually tense.

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